نظریه‌ای تازه: ماده تاریک امکان پذیر باقی مانده سردشده ذرات پرانرژی اولیه باشد_مستطیل زرد

نزدیک به ۱۳٫۷ میلیارد سال پیش، وقتی که همه جهان در فضایی فشرده شده می بود که به راحتی در شکافی بین دندان‌هایتان جا می‌گرفت، یک مهمانی کوانتومی در جریان می بود. ذراتی از هر نوع با شدت بالایی حرکت می‌کردند و برای افتشدید جا، با یکدیگر برخورد کرده و در هم می‌لولیدند.

بر پایه مدل نامبو و جونا-لازینیو برای سنتز نوکلئون‌ها، دسته‌ای خاص از این ذرات که به نام فرمیون‌های دیراک شناخته خواهد شد، امکان پذیر به روشای همانند به پیوند الکترون‌ها در ابررساناها (راه اندازی جفت‌های کوپر) با هم جفت شوند. اگرچه فیزیک مربوط به این فرآیند حتی برای مکانیک کوانتومی زیاد پیچیده است، پیامدهایی برای رشد کیهانی، از جمله تورم کیهانی و گسترش بعدی جهان دارد. بااین‌حال، همه این‌ها بر فرضیاتی محکم بوده‌اند که دمای این فضا تقریباً متعادل باقی مانده است.

لیانگ و کالدول کنجکاو شدند که چه می‌بشود اگر ویژگی‌های حرارتی دیگر این فرایند نیز در نظر گرفته بشود؟ چه می‌بشود اگر عدم اعتدال در پیوند بین برخی فرمیون‌های دیراک با انرژی بالا علتبشود آن‌ها انرژی دیوانه‌وارشان را به جرم تبدیل کنند و در واقع یخ بزنند؟ محصول این فرایند همانند تبدیل یک ابر طوفانی به طوفان تگرگ خواهد می بود. لیانگ می‌گوید:

غیرمنتظره‌ترین قسمت مدل ریاضی ما، کم شدن ناگهانی انرژی است که انرژی با چگالی بالا را به حالت توده‌ای با انرژی پایین پل می‌زند.

ساختارها جرم خود را از چگالی ماده‌ی تاریک سرد به دست می‌آورند، اما این چنین باید مکانیزمی وجود داشته باشد که طی آن، چگالی انرژی به چیزی نزدیک به مقدار امروزی افت یابد. مدل ریاضی نظریه‌ی ما واقعاً زیباست، چون زیاد ساده است. نیازی نیست عناصر پیچیده‌ای به سیستم اضافه کنیم تا کار کند.

یقیناً ساده‌بودن یک چیز است و اثبات آن چیز دیگر. برخلاف تعداد بسیاری از نظریه‌هایی که درمورد ماهیت ماده‌ی مرموز تاریک نقل شده‌اند، این نظریه را می‌توانیم با داده‌هایی که در اختیار داریم آزمایش کنیم.

تبدیل از ذرات تنها و داغ با سختی بالا به پیوندهای سرد و کند، ردپایی در تابش بعد‌عرصه کیهانی به وجود می‌آورد؛ تابش بعد‌عرصه‌ای از پرتوهایی که از اولین لحظات جهان در حال نوسان می باشند. نشانه‌های اشکار در تابش بعد‌عرصه کیهانی می‌تواند به سود این نظریه باشد که فرمیون‌های یادشده حداقل یکی از منبع های ماده تاریک می باشند. کالدول می‌گوید:

این نوشته شوق‌انگیز است. ما در حال اراعه رویکردی تازه برای اندیشیدن به ماده‌ی تاریک و احتمالا شناسایی آن هستیم.

پژوهش در نشریه Physical Review Letters انتشار شده است.